JP4090527B2 - ジアルキルカーボネート製造法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術的分野】
本発明は、脂肪族モノアルコールと一酸化炭素と酸素を反応させてジアルキルカーボネートを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ジアルキルカーボネートは、各種カーボネート類、カルバメート類、ウレタン類、医薬・農薬などの精密化学品の原料や、ガソリン添加剤として有用であり、特に有毒なホスゲンの代替原料として使用できることから、近年種々の製造方法が提案されてきている。
【0003】
ジアルキルカーボネートの製造方法としては、アルコール類にホスゲンを反応させる方法が工業的に行われている。しかしながら、この方法は毒性の高いホスゲンを使用することや、アルコール類とホスゲンとの反応により腐食性の強い塩酸が副生することなどの欠点がある。
ジアルキルカーボネートの、ホスゲンを使用しない工業的製造方法としては、アルコールを触媒存在下で一酸化炭素および酸素と反応させる方法が知られている。
【0004】
上記方法については、種々の提案がなされているが、そのほとんどが触媒に関するものである。該触媒は、VIII族金属化合物を主触媒として含むVIII族金属系触媒と、銅化合物を主触媒とする銅系触媒とに大別される。
VIII族金属系触媒を用いた反応については特公昭61−8816号公報、特公昭61−43338号公報、特開平1−287062号公報等に開示されている。これらの方法では、パラジウム化合物を主触媒とし、助触媒としてハロゲン化銅なども使用される。
【0005】
一方、銅系触媒を用いた反応については特公昭45−11129号公報、特公昭56−8020号公報、特公昭60−58739号公報等に開示されている。これらの反応では、通常、ハロゲン化銅が触媒として用いられる。
また、金属カルボニルの存在下に一酸化炭素とアルコールを反応させる方法(特開平6−65155号公報)、金属カルボニルの存在下に一酸化炭素とアルコールおよび水素受容体を反応させる方法(特開平6−65146号公報)等の、酸化剤として酸素を用いないで反応させる方法も提案されている。
【0006】
しかしながら、これら従来の方法を用いても収率、選択率は必ずしも充分ではなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、このようなこれまでに提案されている方法が有している欠点がなく、脂肪族モノアルコールを触媒の存在下に酸素および一酸化炭素と反応させてジアルキルカーボネートを高収率、高選択率で製造する方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、触媒として銅やパラジウム化合物とカルボニル錯体を組み合わせることによって、従来の方法では得られなかった高収率・高選択率で反応が進行することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
1. 脂肪族モノアルコールを酸素および一酸化炭素と反応させてジアルキルカーボネートを製造するに際し、下記(a)および(b)からなる触媒の存在下に行うことを特徴とするジアルキルカーボネート製造法。
(a)銅および/またはパラジウム化合物
(b)Ni(CO) 4 、Fe(CO) 5 、Cr(CO) 6 、Co 2 (CO) 8 の中から選ばれた少なくとも一種のカルボニル錯体
2. 脂肪族モノアルコールがメタノールまたはエタノールである上記1記載のジアルキルカーボネート製造法。
【0010】
本発明の方法が、従来の方式と比較して高収率・高選択率で反応を進行させることができる理由は明らかではないが、例えば、COを配位子として高密度に有するカルボニル錯体が銅やパラジウム化合物と会合することにより、銅やパラジウム化合物へのCOの配位が加速されるためではないかと推測される。
【0011】
本発明の反応は、触媒の存在下に、ROH(ここで、Rは炭素数1〜12の1価の脂肪族基を表わし、その1個以上の水素は炭素数1〜10のアルキル基やアリール基で置換されていてもよい。)示される脂肪族モノアルコールを一酸化炭素および酸素と反応させて、下記一般式(1)で示されるジアルキルカーボネートを得る、下記反応式(2)で表わされる反応である。
【0012】
【化1】
【0013】
(ここで、Rは上記のとおりである。)
【0014】
【化2】
【0015】
(ここで、Rは上記のとおりである。)
本発明で用いられる脂肪族モノアルコールROHは、上記のとおりであるが、中でもメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、イソブチルアルコール、シクロヘキサノールが好ましく用いられ、さらに好ましくはメタノール、エタノールが用いられる。
【0016】
本発明の方法で製造されるジアルキルカーボネートは、通常、上記の一般式(1)で表されるものであり、中でもジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ(1−プロピル)カーボネート、ジ(2−プロピル)カーボネート、ジ(1−ブチル)カーボネート、ジイソブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートが好ましく製造され、さらに好ましくはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートである。
【0017】
本発明では触媒として、(a)銅および/またはパラジウム化合物、並びに(b)カルボニル錯体を用いる。銅化合物としては、例えば、Cu(OCH3 )Cl、Cu(OCH2 CH3 )Cl、Cu(OCH3 )Br、Cu(OCH2 CH3 )Brなどの、一般式Cu(OR)X(ここで、Rは炭素数1〜12の1価の脂肪族基を表わし、その水素は炭素数1〜10のアルキル基やアリール基で置換されていてもよい。Xはハロゲン原子であり、好ましくは塩素または臭素である。)で表される銅アルコキシハロゲン化物;塩化銅(I)、臭化銅(I)等のハロゲン化銅(I);酸化銅(II)、酸化銅(I)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、ヒドロキシ炭酸銅(II)、ヒドロキシ硝酸銅(II)、酢酸銅(II)、シュウ酸銅(II)、酢酸銅(II)、クエン酸銅(II)、銅(II)アセチルアセトネート、銅(II)エトキシド、銅(II)メトキシド、銅(II)ナフテネート等の銅塩;;ジメトキシ銅、ジエトキシ銅、ジ(n−プロポキシ)銅、ジ(i−プロポキシ)銅、ジ(n−ブトキシ)銅、ジ(sec−ブトキシ)銅などのジアルコキシ銅;金属銅;二核以上のキレート架橋多核銅錯体、例えば、3−{(2−アミノエチル)アミノ}−1−プロパノール(Haeap)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (aeap)2 ](ClO4 )2 、N−{2−(ジエチルアミノ)エチル}−3−アミノ−1−プロパノール(Hdeap)キレートの三核銅(II)錯体[Cu3 (deap)2 (OH)2 ](ClO4 )2 、3−グリシルアミノ−1−プロパノール(H2 gap)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (gap)2 ]、4,6,6−トリメチル−3,7−ジアザノン−3−エン−1,9−ジオール(Htded)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (Htded)2 ](ClO4 )2 、3−{2−(2−ピリジル)エチルアミノ}−1−プロパノール(Hpeap)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (peap)2 ](ClO4 )2 、2−{2−(ジメチルアミノ)エチルチオ}エタノール(Hdmaete)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (dmaete)2 Cl2 ]、7−ヒドロキシ−4−メチル−5−アザヘプト−4−エン−2−オン(H2 eia)キレートの四核銅(II)錯体[Cu4 (eia)4 ]、8−ヒドロキシ−4−メチル−5−アザオクト−4−エン−2−オン(H2 pia)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (pia)2 ]、3−サリチリデンアミノ−1−プロパノール(H2 sap)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (Hsap)2 Cl2 ]等の鎖状アミノアルコールおよびその誘導体を配位子として有する架橋銅多核錯体;2,6−ビス{N−(2−ヒドロキシフェニル)イミノメチル}−4−メチルフェノール(H3 hpimp)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (hpimp)(OH)]、11,23−ジメチル−3,7,15,19−テトラアザトリシクロ[19.3.1.19,13]ヘキサコサ−2,7,9,11,13(26),14,19,21(25),22,24−デカエン−25,26−ジオール(H2 thdd)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (thdd)Cl2 ]・6H2 O、N,N’−エチレンビス(3−カルボキシサリチリデンアミン)(H4 fsaen)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (fsaen)]、1−フェニル−1,3,5−ヘキサントリオン(H2 baa)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (baa)]、1,5−ジアミノ−3−ペンタノール(Hdpl)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (dpl)2Cl(H2 O)]Cl、Cu2 (dpl)2 Br2 、Cu2 (dpl)2 X2 (X=ClO4 ,BF4 ,NO3 )、1,5−ビス(サリチリデンアミノ)−3−ペンタノール(H3 sadpl)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (saldpl)Cl]、[Cu2 (saldpl)X’]、(X’=OH,OC2 H5 )、N,N’−ビス(5−アミノ−3−ヒドロキシペンチル)マロンアミド(H4 madpl)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (madpl)]・3H2 O等のコンパートメント配位子を有する架橋銅多核錯体;2,6−ビス{ビス(2−ピリジルメチル)アミノメチル}−4−メチルフェノール(Hbpmp)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (bpmp)(CH3 COO)](ClO4 )2 、1,3−ビス{ビス[2−(1−エチルベンズイミダゾリル)メチル]アミノ}−2−プロパノール(Hbipo)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (bipo)(H2O)4 ](ClO4 )4 ・H2 O、[Cu2 (bipo)N3 ](ClO4 )2 ・H2 O等の多脚配位子を有する架橋銅多核錯体;μ3 −オキソトリス(3−n−プロピルイミノ−2−ブタノンオキシマト)三銅(II)過塩素酸塩[Cu3 O(prio)3 ]ClO4 、μ3 −ヒドロキソ−トリス(3−フェニルイミノ−2−ブタノンオキシマト)三銅(II)過塩素酸塩[Cu3 (OH)(phio)3 ](ClO4 )2 、μ3 −ヒドロキソ−トリス(2−ピリジルアルドキシマト)三銅(II)過塩素酸塩[Cu3 (OH)(pao)3 ](ClO4 )2 ・H2 O、ビス−μ−{3−(2−ヒドロキシエチル)イミノ−2−ブタノンオキシマト}二銅(II)過塩素酸塩[Cu2 (oeio)2 ](ClO4 )2 、ビス−μ−(2,6−ジアセチルピリジンジオキシマト)二銅(II)テトラフルオロホウ酸塩[Cu2 (Hdapdo)2 ](BF4 )2 、ビス−μ−ジメチルグリオキシマト−ビス(2,2’−ビピリジン)三銅(II)硝酸塩[Cu2 (bpy)2 {Cu(dmg)2 }](NO3 )2等のオキシム架橋を有する銅多核錯体などが挙げられる。
【0018】
これらのなかで好ましくはCu(OCH3 )Cl、Cu(OCH3 )Brなどの銅アルコキシハロゲン化物;ジメトキシ銅、ジエトキシ銅;3−{(2−アミノエチル)アミノ}−1−プロパノール(Haeap)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (aeap)2 ](ClO4 )2 、N−{2−(ジエチルアミノ)エチル}−3−アミノ−1−プロパノール(Hdeap)キレートの三核銅()錯体[Cu3 (deap)2 (OH)2 ](ClO4 )2 、2,6−ビス{N−(2−ヒドロキシフェニル)イミノメチル}−4−メチルフェノール(H3 hpimp)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (hpimp)(OH)]、11,23−ジメチル−3,7,15,19−テトラアザトリシクロ[19.3.1.19,13]ヘキサコサ−2,7,9,11,13(26),14,19,21(25),22,24−デカエン−25,26−ジオール(H2 thdd)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (thdd)Cl2 ]、1−フェニル−1,3,5−ヘキサントリオン(H2 baa)キレートの二核銅(II)錯体[Cu2 (baa)2 ]、μ3 −ヒドロキソ−トリス(2−ピリジルアルドキシマト)三銅(II)過塩素酸塩[Cu3 (OH)(pao)3 ](ClO4 )2・H2 Oなどのキレート架橋多核銅錯体;などが挙げられる。
パラジウム化合物としては、例えば、塩化パラジウム、臭化パラジウム、酢酸パラジウム、硝酸パラジウム、硫酸パラジウム、ビス(アセチルアセトナト)パラジウム等のパラジウムの塩が用いられる。これらの銅化合物、パラジウム化合物は、それぞれ単独で用いることもできるし、複数を組み合わせて使用することもできる。さらに、銅化合物、パラジウム化合物は、そのいずれか一方を用いることもできるし、あるいは銅化合物とパラジウム化合物を同時に用いることもできる。
【0019】
本発明で用いるカルボニル錯体とは、Ni(CO) 4 、Fe(CO) 5 、Cr(CO) 6 、Co 2 (CO) 8 の中から選ばれた少なくとも一種のカルボニル錯体である。これらのカルボニル錯体はそれぞれ単独で用いることもできるし、複数を組み合わせて使用することもできる。
【0020】
また、銅および/またはパラジウム化合物、並びにカルボニル錯体を、それぞれ単独であるいは混合して担体に担持させて使用することもできる。担体としては通常、活性炭、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、チタニア、ゼオライトなどを使用することができる。また、キノン/ハイドロキノン系等のレドックス助触媒を併用することもできる。
【0021】
一酸化炭素は不活性ガスを含んでいても良い。また、酸素としては純粋な酸素や、窒素等の不活性ガスで希釈した酸素(例えば空気または酸素富有空気)を使用できる。
また、反応時間(連続流通式反応器を用いる場合には滞留時間)は、反応温度や触媒および酸素の濃度などの反応条件によっても異なるが、通常0.001〜50時間、好ましくは0.01〜10時間、より好ましくは0.05〜5時間である。
【0022】
反応温度は、用いる原料の種類や反応圧力によって異なるが、通常0〜300℃、好ましくは50〜200℃の範囲である。
また、一酸化炭素および酸素の総圧力は、絶対圧力で表わして通常0.5〜100Kg/cm2 、好ましくは2〜100Kg/cm2 である。酸素分圧の一酸化炭素分圧に対する比の値は、通常、0.005〜50、好ましくは0.01〜0.5で行われる。
【0023】
銅および/またはパラジウム化合物の濃度は、反応液に対して通常0.001〜2mol/リットル、好ましくは0.01〜1mol/リットルで行われる。カルボニル錯体の濃度は、反応液に対して、通常、0.0001〜1mol/リットル、好ましくは0.001〜0.5mol/リットルで行われる。本発明においては、必ずしも溶媒を使用する必要はないが、反応操作を容易にする等の目的で適当な不活性溶媒、例えば、エーテル類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化芳香族炭化水素類等を反応溶媒として用いることができる。
【0024】
また、反応に不活性な物質として窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを反応系に共存させてもよい。
本発明の方法はバッチ式で、または連続式で実施される。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施例を具体的に説明する。
以下の実施例において、反応液の分析はガスクロマトグラフィーを用いて行った。
【0026】
【実施例1】
撹拌機を備え、テフロンで内貼りしたオートクレーブ(容量2リットル)を用いてジメチルカーボネートを合成した。メタノールを200ml(4.94mol)、Cu(OCH3 )Clを8.84g(0.0680mol)、Fe(CO)5 を1.33g(0.0068mol)充填した。次いで、一酸化炭素15容積%、窒素79容積%、酸素6容量%からなる混合ガスを20kg/cm2 −G張り込んだ後、オートクレーブ内を120℃に昇温して1時間反応させた。反応終了後、オートクレーブを冷却し、生成物を分析した。メタノール基準のジメチルカーボネートの収率は5.5%、メタノール基準のジメチルカーボネート選択率は99%以上であった。
【0027】
【比較例1】
Fe(CO)5 を用いなかったたことの他は実施例1と同様の方法でジメチルカーボネートを製造した。メタノール基準のジメチルカーボネートの収率は3.1%、メタノール基準のジメチルカーボネート選択率は94%であった。
【0028】
【実施例2】
Cu(OCH3 )Clの代わりに塩化第一銅5.94g(0.060mol)を用い、Fe(CO)5 の代わりにCo2 (CO)8 1.03g(0.0030mol)を用いたことの他は実施例1と同様の方法でジメチルカーボネートを製造した。メタノール基準のジメチルカーボネートの収率は5.7%、メタノール基準のジメチルカーボネート選択率は99%以上であった。
【0029】
【比較例2】
Co2 (CO)8 を用いなかったたことの他は実施例2と同様の方法でジメチルカーボネートを製造した。メタノール基準のジメチルカーボネートの収率は2.8%、メタノール基準のジメチルカーボネート選択率は94%であった。
【0030】
【比較例3】
塩化第一銅を用いなかったたことの他は実施例2と同様の方法でジメチルカーボネートを製造した。メタノール基準のジメチルカーボネートの収率は0.5%、メタノール基準のジメチルカーボネート選択率は87%であった。
【0031】
【比較例4】
塩化第一銅を用いず、酸素を用いなかったことの他は実施例2と同様の方法でジメチルカーボネートを製造した。メタノール基準のジメチルカーボネートの収率は0.3%、メタノール基準のジメチルカーボネート選択率は71%であった。
【0032】
【実施例3】
Fe(CO)5 の代わりに塩化パラジウム1.21g(0.0068mol)とNi(CO)4 0.58g(0.0034mol)を用いたことの他は実施例1と同様の方法でジメチルカーボネートを製造した。メタノール基準のジメチルカーボネートの収率は5.1%、メタノール基準のジメチルカーボネート選択率は99%以上であった。
【0033】
【実施例4】
Ni(CO)4 の代わりにCr(CO)6 0.75g(0.0034mol)を用いたことの他は実施例3と同様の方法でジメチルカーボネートを製造した。メタノール基準のジメチルカーボネートの収率は6.1%、メタノール基準のジメチルカーボネート選択率は99%以上であった。
【0034】
【実施例5】
メタノールの代わりにエタノールを使用したことの他は実施例4と同様の方法でジエチルカーボネートを製造した。エタノール基準のジエチルカーボネートの収率は7.2%、エタノール基準のジエチルカーボネート選択率は99%以上であった。
【0035】
【発明の効果】
本発明の方法により、ジアルキルカーボネートを高収率・高選択率で製造できる。
Claims (2)
- 脂肪族モノアルコールを酸素および一酸化炭素と反応させてジアルキルカーボネートを製造するに際し、下記(a)および(b)からなる触媒の存在下に行うことを特徴とするジアルキルカーボネート製造法。
(a)銅および/またはパラジウム化合物
(b)Ni(CO) 4 、Fe(CO) 5 、Cr(CO) 6 、Co 2 (CO) 8 の中から選ばれた少なくとも一種のカルボニル錯体 - 脂肪族モノアルコールがメタノールまたはエタノールである請求項1記載のジアルキルカーボネート製造法。
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JP26833896A JP4090527B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | ジアルキルカーボネート製造法 |
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- 1996-10-09 JP JP26833896A patent/JP4090527B2/ja not_active Expired - Lifetime
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